工程信号分析基础PPT(共 81张)

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工程信号分析基础 信号的时域分析
波形分析 概率分析 多段平均 相关分析 特征值 趋势分析
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混合信号 0
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概率分析
轴承故障分析
正常状态
工程信号分析基础 信号的时域分析 波形分析 概率分析 多段平均 相关分析 特征值 趋势分析
外圈故障
概率分析
正态分布的基本概念
均值 方差
工程信号分析基础 信号的时域分析
波形分析 概率分析 多段平均 相关分析 特征值 趋势分析
正态分布关于均值 u 对称，在此处取得最大值 方差σ 代表了概率分布的离散程度，σ 越小，越靠近均值
概率分析
轴承故障分析
正常状态 利用均值和方差Байду номын сангаас定量评价： 方差越小，说明离均值越近，
转轴发生不对中故障时， 信号在一个周期内，旋转 频率的2倍频成分明显加大 （一周波动2次）
转子发生碰摩和偏载，时 域信号中存在明显的削波 和不对称的现象
轴承/齿轮因故障产生冲击
vel
vel
vel,
工程信号分析基础 信号的时域分析
不平衡
不对中
Time 碰摩&偏载
冲击
信号的时域分析方法
信号的波形分析 概率分析 信号的多段平均 信号的统计特征值 信号的趋势分析 信号的相关分析
存在故障的可能性就越大 反之，设备正常
工程信号分析基础 信号的时域分析 波形分析 概率分析 多段平均 相关分析 特征值 趋势分析
概率函数：受 间隔区间影响
概率分析
工程信号分析基础 信号的时域分析
概率密度函数
概率函数
波形分析 概率分析
p (x )= Δ lx → i0P m [x≤ x (t Δ )x ≤ x + Δ x ]= Δ lx → i0 Δ 1 m x [T l→ ∞ iΔ T m t] 多相特段关征平分值均析 趋势分析 区间范围
工程信号分析基础 信号的时域分析
时域波形分析
特点
时域波形直观、易于理解 包含的信息量大 但不容易看出所包含信息与故障的联系
应用
对某些故障信号进行初步、定性的判断
工程信号分析基础 信号的时域分析
波形分析 概率分析 多段平均 相关分析 特征值 趋势分析
时域波形分析
实例
旋转机械出现不平衡故障 时，信号中有明显的以旋 转频率为特征的周期成分 (接近正弦波形)
工程信号分析的意义
不平衡质量块加重
l 时域信号幅值升高 l 频域信号幅值升高
增加转速
l 时域信号更密集 l 频域信号频域值改变，即转频改变
工程信号分析的意义
时域：幅值？周期特性？ 频域：幅值？频率大小？
Questions:
1. 时域还可以关注哪些特征？ 2. 复杂信号如何观察频域特征？
工程信号分析基础
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概率分析
几种典型信号的概率密度函数
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Sin信号 0
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白噪声 0
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机械设备故障诊断技术
---信号的时域分析、频域分析
北京科技大学 机械工程学院 黎敏
2019/8/19
设备故障诊断技术
三个阶段
状态监测 分析诊断 决策处理
设备
传感器
状态监测
信号采集、数据显示 分析处理、状态识别
分析诊断
故障诊断、决策
巡回监测
监护运行 停机检修 决策处理
治理防治
工程信号分析的意义
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求信号幅值落在每
个小区间内的次数
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信号最小值
概率分析
工程信号分析基础 信号的时域分析
p(x)不受所取幅值间隔大小的影响

p(x)=
P(x) x
物理含义：表示概率相对幅值的变
化率，或单位幅值的概率，有密度的概念
量纲为1/(dx)
波形分析 概率分析 多段平均 相关分析 特征值 趋势分析
概率密度函数的计算
概率密度函数： 不受间隔区间大 小的影响
概率分析
工程信号分析基础 信号的时域分析
p( x)= P( x)不受所取幅值间隔大小的影响 x
p ( x ) 物理含义：表示概率相对于幅值的变化 率，或单位幅值的概率，有密度的概念
量纲为1/(∆x)
信号最大值
波形分析 概率分析 多段平均 相关分析 特征值 趋势分析
x(t)
Δt1 Δt2
Δt3 Δt4
Δt5
x+Δx x
0
t
T
概率分析
工程信号分析基础 信号的时域分析
概率函数
各态历经过程的样本函数x(t)的值落在x和(x+Δx)
范围内的概率为：
t
P(xx(t)xx)lim
T T
波形分析 概率分析 多段平均 相关分析 特征值 趋势分析
n
t ti 表示 x(t) 落在 x 和 (x+Δx) 范围内的总时间， i 1 T 表示总的观察时间
在叶片上粘贴硬币，模拟工程实际中的不平衡现象 转速 n：单位时间内物体做圆周运动的圈数 (r/min) 转频 f：每秒转过的圈数，f = n/60 (r/s = Hz)
工程信号分析的意义
增加硬币重量，模拟更严重的不平衡现象 时域和频域的幅值变大
工程信号分析的意义
将转速提高为原来的2倍，120r/min 时域中信号变得密集，频域中特征频率是原来的2倍
工程信号分析基础 信号的时域分析
观察波形特征，定性分析
概率分析
工程信号分析基础 信号的时域分析
概率函数
各态历经过程的样本函数x(t)的值落在x和(x+Δx)
范围内的概率为：
t
P(xx(t)xx)lim
T T
波形分析 概率分析 多段平均 相关分析 特征值 趋势分析
n
t ti 表示 x(t) 落在 x 和 (x+Δx) 范围内的总时间， i 1 T 表示总的观察时间
信号的时域分析
信号的波形分析 概率分析 信号的多段平均 信号的相关分析 信号的统计特征值 信号的趋势分析
信号的频域分析
幅值谱 功率谱 倒频谱
关注:
1. 方法的原理？ 2. 方法的作用？ 3. 方法的适用性（注意事项）？
信号的时域分析方法
信号的波形分析 概率分析 信号的多段平均 信号的相关分析 信号的统计特征值 信号的趋势分析